[发明专利]一种利用芽孢杆菌高效降解羽毛角蛋白产氨基酸的方法

说明书

本发明提供一种利用芽孢杆菌高效降解羽毛角蛋白产氨基酸的方法，以及该方法在降解鸡羽毛粉中的应用。本发明采用的技术方案是：将芽孢杆菌接种在羽毛粉培养基中培养并将发酵工程调整为包括好氧发酵和静置反应两个阶段，得到的发酵产物即为氨基酸水溶液。本发明6d内将10％(w/w)羽毛降解转化，产物中游离氨基酸含量高达39g/L，同时含有大量游离多肽。

技术领域

本发明涉及一种利用芽孢杆菌高效降解羽毛角蛋白产氨基酸的方法，属于发酵工程领域。

背景技术

羽毛中90％以上的蛋白质以角蛋白的形式存在，角蛋白是一类不溶于水的纤维状结构蛋白，这种蛋白富含苏氨酸、精氨酸、半胱氨酸和一些疏水性氨基酸，具有很高潜在的营养价值。角蛋白普遍存在于自然界中，通常为动物皮肤的外胚层，如羽毛、头发、鳞、指甲、爪子等。角蛋白存在分子链内和分子链之间的二硫键、氢键、盐键及其他交联作用，使得羽毛具有很强的抗降解能力，很难被普通蛋白酶(胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等)水解。

我国年产羽毛废弃物在百万吨以上，大部分的羽毛通常被填埋及焚烧，造成了严重的资源浪费、环境污染甚至引起疾病。因此，充分利用羽毛废弃物不仅可以减轻环境污染，还能促进资源的循环利用。

现在降解羽毛的方法主要有物理法(高温蒸煮法和膨化法)、化学法(酸碱水解法)，这些方法不仅能耗高、工艺复杂、容易污染环境，而且会破坏部分氨基酸，而造成营养的损失。微生物法和酶法是两种新兴降解羽毛的方法，其降解废弃羽毛的过程温和、环境友好、不破坏氨基酸结构，生产的氨基酸产品可广泛应用于肥料、医药、饲料等行业。然而酶法降解存在工艺复杂、成本高等的问题，现阶段酶法降解羽毛完全无法满足工业需求。微生物降解羽毛存在的主要问题包括羽毛降解不完全、氨基酸产量较低，因此急需对样品前处理和发酵工艺优化，进一步提高氨基酸转化率。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种利用好氧微生物地衣芽孢杆菌ZSZ6高效降解羽毛角蛋白产氨基酸的方法，提高氨基酸转化率，缩短发酵周期。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种利用芽孢杆菌高效降解羽毛角蛋白的方法，包括好氧发酵和静置反应两个阶段，优选的，好氧发酵的培养基中加入培养基总重量份数0.5％～1％的Na₂SO₃；静置反应的体系中加入体系总重量份数0.5％～1％的含锰离子的盐。

本发明所述的含锰离子的盐可以为任何可溶性的含锰离子的盐，例如包括但不限于MnSO₄、MnCl₂或Mn(NO₃)₂。

本发明所用芽孢杆菌可以为本领域已知的具有降解羽毛作用的芽孢杆菌，发明人经过不同的芽孢杆菌菌株实验发现，均可显著提高其降解率，方法适用范围广。在本发明的一种具体的实例中，所用的菌株为已授权专利CN110183252B中地衣芽孢杆菌ZSZ6，保藏在中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为：CGMCC No.172458。

在本发明的一些实施例中，本发明所述的好氧发酵的培养基的配比为鸡毛90～120g/L，NaCl为0.8～1.2g/L，KH₂PO₄为0.8～1.2g/L，K₂HPO₄为0.8～1.2g/L，pH值为6.8～7.4；在一种具体的实例中，所述的好氧发酵的培养基的配比为鸡毛100g/L，NaCl为1g/L，KH₂PO₄为1g/L，K₂HPO₄为1g/L，pH值为6.8。

在本发明的一些实施例中，本发明所述的羽毛经过预处理，具体为将鸡羽毛进行清洗、粉碎处理。